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检波器原理:从信号中提取信息的基础知识

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:检波器是利用非线性器件对射频信号进行非线性变换,然后提取变换后信号中的直流和低频分量,用以表征输入信号功率与检测电压值的量化关系。图7-14零偏置检波电路原理图电路中CP是射频信号通路,LP是低频通路,RL是负载电阻。通过对上述单一的弦信号激励的电路响应分析可知,检波器是用来提取包含输入信号的“信息”的器件。根据提取信号所含的信息,能够获取输入信号的幅度或相位的变化。

检波器原理:从信号中提取信息的基础知识

检波器是利用非线性器件对射频信号进行非线性变换,然后提取变换后信号中的直流和低频分量,用以表征输入信号功率与检测电压值的量化关系。最常用的是零偏压检波电路,其具体电路拓扑结构如图7-14所示。

图7-14 零偏置检波电路原理图

电路中CP是射频信号通路,LP是低频通路,RL是负载电阻。输入匹配网络用来匹配检波管和信号源阻抗,低通滤波器用于消除非线性检波所产生的高次谐波,输出直流或低频信号分量。

在前节已经推导了一部分输出电路的表达式,采用的是泰勒级数展开的办法,在得到的表达式中:

式中:V0——直流偏置电压;

I0——直流或者平均偏流;

v——检波二极管两端的交流电压;

ωc——载波频率;(www.xing528.com)

Vc——载波峰值幅度。

从式中可以看出,二极管检波电流成分中包含由外加偏压产生的直流项,ωc项以及下式所表示的二阶整流项:

该项由一个直流分量和一个高频分量组成,它们正比于输入载波信号电压的平方值,即功率,通过定标检波器输出分量与输入功率的关系,即可根据检波输出的直流分量大小来获得输入信号功率的大小。

通过对上述单一的弦信号激励的电路响应分析可知,检波器是用来提取包含输入信号的“信息”的器件。根据提取信号所含的信息,能够获取输入信号的幅度或相位的变化。为了更具有普遍性的分析,考虑由下式给出的调幅输入信号:

式中:vs(t)为瞬时信号电压;ωc为载波角频率;Vc为载波峰值幅度;ωm为调制信号角频率:m是调制指数,值取0≤m<1。当输入信号的调制指数为m=0.5时,平方律检波输出信号的频谱如图7-15所示,检波输出信号分量和相对幅度,这些相对幅值乘以就可得到各输出分量的真实幅值。

图7-15 输入信号频谱及输出频谱示意图

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